Ионометрический экспресс-метод

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 11Следующая ⇒

опреде л ения нитратно г о азота в почве

Принцип метода. Сущность метода заключается в извлечении из почвы нитратов 1%-ным раствором алюмокалиевых квасцов или 0,05%-ным раствором R₂SO₄ при соотношении проба (навеска): раствор 1: 2,5 и определении концентрации нитрат-иона в солевой суспензии с помощью ионоселективного электрода. Данный метод используется для определения нитратов во всех почвах, кроме засоленных, в которых массовая доля хлор-иона в 50 раз и более превышает массовую долю нитратов.

Ход анализа. Пробу сухой почвы, просеянную через сито с диаметром отверстий 1 – 2 мм, или влажной почвы, просеянной через сито с диаметром отверстий 5 мм, массой 20 г помещают в конические колбы или банки объемом 100 см³, добавляют 50 см³ 1%-ного раствора алюмокалиевых квасцов или 0,05%-ного раствора К₂SО₄ и перемешивают в течение 3 мин. В полученной суспензии нитратным ионоселективным электродом измеряют активность нитрат-иона. При определении нитратов во влажной почве одновременно отбирают навеску массой 5 – 10 г для определения влажности почвы и последующего пересчета результатов анализа на сухую почву.

Измерение активности нитрат-иона в пробе проводить в рNО  или в мВ (р N О  = - lg a NO , где а N О  - активность нитратного иона). Следует помнить, что понятие активность и концентрация иона не тождественны, хотя и тесно связаны:

а = с f,

где а – активность иона;

  с – концентрация иона;

  f – средний коэффициент активности.

В сильно разбавленных растворах, когда концентрация стремится к нулю, f = 1 и а = с.

Таким образом, в ходе анализа определяется не концентрация нитрат-иона, а его активность. В целом ионоселективный метод является достаточно точным и благодаря использованию неложных приборов и быстроте.

Порядок работы на универсальном ионометре ЭВ-74. Определение активности нитратного иона проводят в режиме работы прибора «mV» (милливольтметра). В этом случае нитратный электрод подключают к гнезду «Изм.», а хлорсеребряный вспомогательный электрод – к гнезду «Всп.». Для работы и в промежутках между определениями на приборе мембранный нитратный электрод ЭМ-NO₃-01 помещают в 0,1 М раствор КNО₃. Вспомогательный хлорсеребряный электрод в промежутках между работой хранят в воду. Перед началом работы оба электрода помещают на 10 мин в дистиллированную воду.

Подготовка прибора к работе. Перед включением ионометра ЭВ-74 в сеть переключатели прибора устанавливают в положение «t» и «1 ÷ 19», после чего прибор включают и прогревают в течение 30 мин. При изучении активности NO  измерительный и вспомогательный электроды промывают дистиллированной водой, просушивают фильтровальной бумагой и погружают в стаканчик с исследуемым или образцовым раствором. Электроды при этом не должны касаться стенок стаканчика. Для измерения активности нитрат-иона нажимают клавишу «mV», включают диапазон излучения рН = 1 ÷ 4, делают отсчет по средней шкале с оцифровкой 1 ÷ 4 и умножают отсчет на 100 mV. После снятия отсчета (его производят после установления стабильного положения стрелки на шкале) необходимо нажать на клавишу «t ⁰». При погружении электродов в стаканчик со следующим раствором нажимают клавишу mV, снимают отсчет и т.д. После окончания работы нажимают клавиши «t» и «1 - 19» и отключают прибор от сети.

Для нахождения активности нитрат-ионов в пробах используют калибровочный график, построенный на миллиметровой бумаге. На оси абсцисс откладывают величины pNO , соответствующие стандартным растворам КNО₃ в молях: 2рNО₃ – 10^{-2 М, 3р}NО₃ – 10^{-3 М, 4р}NО₃ – 10^{-4 М, на оси ординат – ЭДС,} mV.

В том случае, если при измерении стандартных растворов разность показателей на приборе между двумя растворами меньше 48 – 50 mV, то электрод находится в нерабочем состоянии. Электрод имеет линейную функцию в диапазоне рNО₃ 1 – 4 с наклоном 56 ± 3 mV на единицу рNО₃. Найдя по графику значение рNО₃ для исследуемой пробы, делают расчет содержания N - NО  в пробе.

При измерении активности иона нитрата в величинах рNО₃ ручки «Температура раствора» и «рХ n» ставят в крайне левое положение и нажимают клавишу «Анионы / катионы» и клавишу диапазона изменения рН = 1 ¸ 4, настраивают прибор по двум стандартным растворам: рNО₃ = 4 рNО₃ – 10^{-4 М К}NО₃ с помощью ручки «Ка л ибровка», 2рNО₃ – 10-2 М КNО₃ – ручкой «Температура раствора». Когда измеряют величину рNО₃, то нажимают клавишу «рХ», при размыкании цепи – клавишу «t ⁰». На стекле шкалы делают надписи восковым карандашом слева направо 4, 3, 2, 1рNО₃ соответственно цифрам 0, 1, 2, 3 средней шкалы прибора.

Вычисление результатов. Соединение нитратного азота в почве вычисляют по формуле:

N – N О  = 10^{-р N О}  · 14  · 10³,

где 14 – атомная масса азота;

      V – объем экстрагирующего раствора, см3;

     m – масса пробы почвы, г;

р N О₃ – отрицательный логарифм концентрации натрат-ионов.

Преобразование формулы позволяет упростить расчеты. При соотношении почвы и раствора 1: 2,5 содержание N – NО₃, мг/кг почвы = Antilog (4,54 - рNО ). Полученные в ходе анализа величины рNО₃ переводят в мг N – NО  почвы по таблице 4.

При анализе проб почвы в состоянии естественной влажности результат пересчитывают на сухую почву, умножая на коэффициенты К₁ и К₂, учитывающие массовую долю влаги в почве и увеличение объема экстрагирующего раствора, взаимодействующего с анализируемой навеской за счет содержащейся в почве влаги, которые вычисляют по формулам:

К₁ = ;                         К₂ = ,

где W – массовая доля влаги в анализируемой почве;

2,5 – соотношение массы пробы почвы и объема экфелирующего раствора.

Массовую долю азота нитратов (N - NО ) в пересчете на сухую почву (Х₁) вычисляют по формуле:

Х₁ = Х · К₁ · К₂,

где Х – массовая доля азота нитратов во влажной почве, мг/кг.

Таблица 4 - Расчет содержания нитратного азота (мг/кг почвы) по величине р N О₃ при соотношении почвы и раствора 1: 2,5 на основе формулы N - N О  мг/кг = Antilog (4,54 - р N О )

р NО	N– NО3, м г /к г	р NО	N– NО3, м г /к г	р NО	N– NО3, м г /к г	р NО	N– NО3, м г /к г	р NО	N– NО3, м г /к г
2,55	97,7	3,16	24,0	3,76	6,0
2,57	93,3	3,18	22,9	3,78	5,8
2,59	89,1	3,20	21,9	3,80	5,5
2,61	85,1	3,22	20,9	3,82	5,2
2,63	81,2	3,24	20,0	3,84	5,0
2,65	77,6	3,26	19,1	3,86	4,8
2,67	74,1	3,28	18,2	3,88	4,6
2,69	70,8	3,30	17,4	3,90	4,4
2,71	67,6	3,32	16,6	3,92	4,2
2,73	64,6	3,34	15,9	3,94	4,0
2,75	61,7	3,36	15,1	3,96	3,8
2,78	58,9	3,38	14,5	3,98	3,6
2,80	55,0	3,40	13,8	4,00	3,5
2,82	52,5	3,42	13,2	4,02	3,3
2,84	50,1	3,44	12,6	4,04	3,2
2,86	47,9	3,46	12,0	4,06	3,0
2,88	45,7	3,48	11,5	4,08	2,9
2,90	43,6	3,50	11,0	4,10	2,8
2,92	41,7	3,52	10,5	4,12	2,6
2,94	39,8	3,54	10,0	4,14	2,5
2,96	38,0	3,56	9,6	4,16	2,4
2,98	36,2	3,58	9,1	4,18	2,3
3,00	34,7	3,60	8,7	4,20	2,2
3,02	33,1	3,62	8,3	4,22	2,1
3,04	31,6	3,64	7,9	4,24	2,0
3,06	30,2	3,66	7,6	4,26	1,9
3,08	28,8	3,68	7,2	4,28	1,8
3,10	27,5	3,70	6,9	4,30	1,7
3,12	26,3	3,72	6,6
3,14	25,1	3,74	6,3

Опреде л ение нитратов в растениях и кормах

Ионометрическим методом

В связи с тем, что повышенное содержание нитратов в растениеводческой продукции и природных водах, представляет определенную опасность для здоровья человека и сельскохозяйственных животных, в Российской Федерации введен контроль за их содержанием в продовольственных продуктах, кормах и питьевой воде.

Установлено, что поступившие в составе пищи в организм человека (овощи, плоды, бахчевые и др.) или животных (зеленый корм, сено, зернофураж, свекла кормовая и др.) нитраты (NО ) могут восстанавливаться до нитритов (рNО ), оказывающих высокое токсичное действие (разрушение гемоглобина крови). Нитраты могут также превращаться под влиянием фермента нитратредуктазы или микрофлоры в процессе длительного хранения растениеводческой продукции. При систематическом потреблении растительной продукции с повышенным содержанием нитратов в организме человека и животных отмечено образование не только нитритов, но и нитраминов и нитрозамидов, которые обладают канцерогенным, мутагенным и эмбриотоксическим действием.

Максимум безвредной дозы нитратов для человека составляет 5 мг NО₃ в расчете на 1 кг массы тела. Отравление человека нитратами возможно при поступлении их в организм уже 6 мг на 1 кг массы тела. Для крупного рогатого скота опасными являются корма, в которых содержание нитратов превышает 0,5% сухого вещества. Отравление животных возможно при поступлении их в организм в количестве 650 – 740 мг на 1 кг живой массы. Особенно чувствительны к концентрации NО  свиньи. Для них предельное поступление нитратов в организм с кормом 160 – 200 мг на 1 кг живой массы.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) нитратов в овощных культурах и кормах (в мг NО  на 1 кг массы натуральной влажности) следующие:

Принцип метода. Нитраты извлекают из анализируемого материала 1%-ным раствором алюмокалиевых квасцов с последующим определением активности нитрат-иона с помощью ионоселективного электрода (N - NО ) в солевой суспензии, получаемой при соотношении пробы и раствора алюмокалиевых квасцов: 1: 50 – для сухих растений и кормов и 1: 4 – для сырого растительного материала.

Ход анализа. Измельчение пробы сухого растительного материала (корма) массой 1 г или сырого растительного материала массой 12,5 г помещают в банки или колбы емкостью 100 – 250 мл, приливают по 50 см³ 1%-ного раствора алюмокалиевых квасцов закрывают пробкой или крышкой и взбалтывают на встряхивателе, ротаторе или перемешивают электромеханической мешалкой в течение 3 мин. В полученной суспензии измеряют активность нитрат-иона.

Иономер ЭВ-74

1. Прибор готовят к работе и настраивают.

2. Необходимые электроды – индикаторный ЭМ-NО₃-01 или ЭИМ-11 и вспомогательный хлорсеребряный ЭЛ-1 МЗ ополаскивают дистиллированной водой, промокают фильтровальной бумагой и погружают в стаканчик со стандартным раствором 10^{-4 М, К}NО₃, приготовленным на 1%-ном растворе алюмокалиевых квасцов (С_NО  = 10^{-4 М рС}_NО  = 4). Проверяют положение кнопок прибора «Анионы / катионы» - обе кнопки должны быть отжаты. После этого ручкой «Ка л ибровка» устанавливают стрелку показывающего прибора на значение 4 по верхней шкале «-1 +4». Затем стаканчик с раствором убирают, электроды ополаскивают дистиллированной водой, промокают фильтровальной бумагой и опускают их в стаканчик с другим стандартным раствором имеющим С_NО  = 10^{-2 М / дм3} (рС_NО  = 2). Затем устанавливают стрелку на значение 2, но уже другой ручкой – «Крутизна». Эти операции повторяют снова: ставят первый раствор и выводят стрелку прибора ручкой «Ка л ибровка» на значение 4; ставят второй раствор и выводят стрелку на значение 2 ручкой «Крутизна» и так до тех пор, пока различий между значениями рС_NО  стандартных растворов и показателями прибора будут не больше допустимой погрешности (0,05 рХ).

После того как прибор отградуирован, то есть, настроен для прямого определения рС_NO  (для работы в режиме иономера) электроды погружают в используемый раствор и снимают показания спустя 1 мин после прекращения их дрейфа (обычно не более 3 мин) в единицах рС_NO .

Настройку прибора проверяют не менее 3 раз в течение дня, используя каждый раз свежие порции стандартных растворов.

После завершения работы нажимают кнопку «t ⁰», прибор включается тумблером и отсоединяется от сети.

Таблица 5 - Перевод величины рС _NO  в массовую долю нитрата

при анализе материала с содержанием воды 70 – 80%

Таблица 6 - Перевод величины рС _NO  в массовую долю нитрата

при анализе материала с содержанием воды 80 - 90%

Таблица 7 - Перевод величины рС _NO  в массовую долю нитрата

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов